石福于，王虎成

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室，蘭州大學草地農(nóng)業(yè)科技學院，甘肅蘭州 730020)

草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式初探

石福于，王虎成

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室，蘭州大學草地農(nóng)業(yè)科技學院，甘肅蘭州 730020)

頻發(fā)的食品安全問題，使得草畜產(chǎn)品安全問題備受人們關注。溯源管理技術是保障食品安全的重要手段之一，且電子信息編碼技術和穩(wěn)定同位素技術已在很多領域得到應用，但在我國草畜產(chǎn)品中的應用范圍較小。本研究在基于電子信息編碼技術及穩(wěn)定同位素溯源技術在國內(nèi)外研究應用現(xiàn)狀的綜合分析基礎之上，初步建立了以產(chǎn)地地理編碼為主線，連接生產(chǎn)、加工、銷售3個環(huán)節(jié)，形成一套完整的草畜產(chǎn)品安全電子信息編碼技術;并且通過測定同位素標記過的元素(δ2H、δ13C、δ15N、δ16O、δ32S、δ86Sr等)從牧草、飲水到組織中的含量，建立穩(wěn)定同位素數(shù)據(jù)庫，通過分子生物學技術，分析草畜產(chǎn)品中各同位素之間的相關性，經(jīng)過數(shù)理統(tǒng)計分析，辨識影響畜產(chǎn)品的安全因子?；谑称匪菰垂芾碓?，初步建立的草畜產(chǎn)品生產(chǎn)全覆蓋和供應全過程的追蹤體系，將為實現(xiàn)草畜產(chǎn)品安全控制和有效追蹤提供參考模式。

溯源技術;草畜食品安全;電子信息技術;穩(wěn)定同位素技術

近年來，頻頻發(fā)生的食品安全問題，危害了人類的健康，擾亂了行業(yè)秩序。為了應對這一問題，歐美等發(fā)達國家已紛紛采取一系列的措施，對食品安全實行可追溯的全程監(jiān)控制度［1-3］。在技術層面，隨著全球性食品質(zhì)量安全事件的不斷發(fā)生，溯源技術不斷發(fā)展并逐步應用于食品安全檢測系統(tǒng)中。如作為安全溯源管理技術之一的電子信息編碼技術，在傳統(tǒng)農(nóng)產(chǎn)品及藥物保健品中［4-5］，已得到很好的應用。此外，穩(wěn)定同位素技術，在國外的食品生產(chǎn)中已經(jīng)得到應用［6-10］，該技術不僅能判斷食品的產(chǎn)地來源，追溯食品的污染源，判定食品是否摻假［11-13］，而且還能追蹤農(nóng)獸藥等在生物體內(nèi)的吸收、代謝和分布等規(guī)律［14］，但在同位素確定及科學監(jiān)測等方面，仍是該技術推廣應用的瓶頸。

自1997年歐盟出現(xiàn)“瘋牛病”開始，國外草畜產(chǎn)品安全溯源體系才得到重視并逐步建立完善，然而該技術在國內(nèi)研究應用中卻鮮有報道。如何依托現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫管理技術、網(wǎng)絡技術和條碼技術，將整個草畜產(chǎn)品鏈從生產(chǎn)、加工、包裝、儲運、流通和銷售的所有環(huán)節(jié)進行信息記錄、采集和查詢［15］，以及利用食品安全溯源原理，更好地為草畜產(chǎn)品安全的科學監(jiān)測管理提供技術支持。鑒于此，本研究基于電子信息編碼技術及穩(wěn)定同位素溯源技術在國內(nèi)外研究應用現(xiàn)狀的綜合分析基礎之上，旨在建立適合我國草地農(nóng)業(yè)系統(tǒng)草畜產(chǎn)品安全管理的溯源管理模式。

1 溯源技術在草畜產(chǎn)品安全管理中的應用現(xiàn)狀

目前，草畜產(chǎn)品安全溯源體系建立主要依托于政府制定的相關政策及管理制度以及生產(chǎn)者、企業(yè)建立的相關數(shù)據(jù)信息庫，然后結(jié)合專用硬件設備設施［16-18］，進而達到信息共享，服務于消費者的目的。將溯源技術與安全管理制度有效結(jié)合起來，并運用于實踐，從而有效縮短追溯時間，降低不合格產(chǎn)品所帶來的危害。

1.1電子信息編碼技術

電子信息編碼技術主要依托于現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫管理技術、網(wǎng)絡技術和條碼技術，將整個產(chǎn)品鏈從生產(chǎn)、加工、貯運和銷售的所有環(huán)節(jié)進行信息記錄，然后予以采集和查詢［4］。這樣，即使草畜產(chǎn)品出現(xiàn)問題，通過該系統(tǒng)也可以查詢追溯到出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，為保障草畜產(chǎn)品的安全提供有效的監(jiān)管方法。澳大利亞、巴西和加拿大等國家都建立了可追溯的安全體系，實現(xiàn)了牛肉制品從農(nóng)場到餐桌的全過程追蹤［19］。歐洲一些銷售部門建立了牛肉制品、生鮮水果和蔬菜銷售等的可追溯體系標準［1］。我國科學家利用電子信息技術建立了花生安全生產(chǎn)可追溯信息系統(tǒng)及牛肉安全信息溯源體系［20-21］。

1.2穩(wěn)定同位素溯源技術

隨著科技的不斷發(fā)展，由于穩(wěn)定同位素不具有放射性同位素的放射性特點而得以在農(nóng)業(yè)、生物學、醫(yī)學及環(huán)境科學等領域日趨廣泛應用［8］。同位素分子之間因質(zhì)量不同而存在著微小的物理與化學性質(zhì)的差異，因此在物理、化學、生物作用過程中，會出現(xiàn)同位素分餾現(xiàn)象［22-23］。同位素分餾是指由于同位素質(zhì)量不同，在物理、化學及生物化學作用過程中，一種元素的不同同位素在兩種或兩種以上物質(zhì)(物相)之間的分配具有不同的同位素比值的現(xiàn)象［24］。這種現(xiàn)象可能會因為環(huán)境、氣候、生物代謝類型等因素的影響，使不同來源的生物體內(nèi)穩(wěn)定同位素比值產(chǎn)生差異，從而為草畜產(chǎn)品的地理信息溯源提供指紋信息。而后通過利用同位素質(zhì)譜分析儀精確測定同位素的含量比，并與參照物進行比較，可以得出同位素的相對比率，從而追溯草畜產(chǎn)品的源頭。郭波莉等［25］通過穩(wěn)定性碳、氮同位素探索中國牛肉產(chǎn)地溯源的可行性，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)地域牛肉、牛尾毛、飼料中的δ13C值和δ15N值存在差異，進而區(qū)分牛肉產(chǎn)地。Schmidt等［26］研究發(fā)現(xiàn)美國與歐洲的牛肉中的δ13C值存在顯著差異。Nakashita等［27］也發(fā)現(xiàn)，美國牛肉中δ13C值顯著高于歐洲和日本的。Renou等［28］在法國3個地理位置和海拔不同的地區(qū)對肉牛進行了試驗研究，兩個地區(qū)的18O值由于所用飼料不同而顯著不同。Boner和Forstel［29］采集了來自不同農(nóng)場的牛肉，測定肉組織水中的δ2H和δ18O，結(jié)果表明，利用H和O穩(wěn)定同位素來追溯牛肉的地理來源是可行的。

2 草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式

2.1基于電子信息編碼技術的草產(chǎn)品安全溯源技術——以苜蓿為例

基于電子信息編碼技術建立的苜蓿產(chǎn)品安全溯源管理信息模式的核心內(nèi)容包括產(chǎn)地地理信息編碼、加工企業(yè)信息庫的建立和銷售終端(圖1)。

1)產(chǎn)地地理信息編碼:將一定行政區(qū)域內(nèi)的苜蓿產(chǎn)品設定為最小編碼單元，并通過查詢中國行政區(qū)劃分代碼，將產(chǎn)地代碼和產(chǎn)地空間地址相對應進行編號;有規(guī)模的苜蓿生產(chǎn)基地的數(shù)量一般不會超過1 000個，以3位流水號(001，002，…)形成編號，那么一個生產(chǎn)單位的地理編編碼就有15位數(shù)字構(gòu)成，即行政區(qū)劃編碼(12位) +基地流水編號(3位)，如甘肅省會寧縣中川鄉(xiāng)高廟村001號生產(chǎn)基地(620121201205001)。

2)企業(yè)加工登記:苜蓿飼料加工環(huán)節(jié)是苜蓿產(chǎn)品溯源的重要環(huán)節(jié)，收割后的苜蓿送往就近的飼料加工場進行加工深處理。其登記內(nèi)容依次分為入廠檢驗信息(受檢產(chǎn)品名稱、受檢日期、檢驗情況、檢驗人員、檢驗報告)，加工信息登記(加工設備、加工人員、加工技術，添加劑名稱、數(shù)量及規(guī)格)，成品包裝信息(包裝批號、規(guī)格、等級、商品條碼、生產(chǎn)日期、包裝地點、包裝用材、出庫日期、負責人)和儲藏管理信息(地點、環(huán)境、時間及責任人)。加工廠應按照嚴格的檢驗標準和檢驗規(guī)范對原料進行檢驗，詳細記錄;受檢后的產(chǎn)品依據(jù)質(zhì)量的優(yōu)劣，分成不同的等級，入庫等待下一步的深加工;為了便于對加工作業(yè)流程進行監(jiān)督與管理，加工人員需對自己的工作進行詳細規(guī)范的記錄，最后將各種必要信息標簽貼在外包裝袋上。在加工工作完成后，信息員依據(jù)工作人員所記載的信息建立完整的企業(yè)產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫。

3)銷售信息登記編碼:加工包裝后的苜蓿產(chǎn)品，經(jīng)過廠家直接運輸銷往全國各地的銷售點，期間應登記產(chǎn)品出廠時間、出廠品質(zhì)以及運輸責任人、運輸工具、運輸途徑及交貨時間與地點。產(chǎn)品到達銷售點后，銷售人員制作銷售信息登記編碼粘貼在必要信息粘貼處，然后進行適宜條件貯藏、分批銷售。為了減少銷售商對產(chǎn)品進行摻假摻次，廠家將要求銷售商對銷售信息登記表及時反饋回廠。

綜上，草產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源是收集從生產(chǎn)到銷售的每一個物流環(huán)節(jié)的信息，并對每個環(huán)節(jié)進行標識管理，通過這些標識信息，可對草產(chǎn)品安全溯源監(jiān)管。

圖1 苜蓿產(chǎn)品溯源信息的傳遞流程圖Fig.1 Transfer flowchart of alfalfa product traceability information

2.2基于電子信息編碼技術的畜產(chǎn)品安全溯源技術——以牛肉為例

基于電子信息編碼技術建立的畜產(chǎn)品安全溯源管理信息模式的核心內(nèi)容，主要包括養(yǎng)殖信息管理系統(tǒng)、屠宰加工信息管理系統(tǒng)以及銷售信息管理系統(tǒng)(圖2)。

1)養(yǎng)殖管理及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng):記錄家畜在養(yǎng)殖廠從出生期到育肥出欄期間，所有涉及到的基本信息，為家畜建立基本情況和變動情況檔案，如，家畜系譜、轉(zhuǎn)群和其他養(yǎng)殖信息;記錄家畜從出生到育肥各生長階段所用的飼料和獸藥，并對家畜的疾病和治療過程及用藥情況進行詳細的記錄，建立與之相應的疾病治療信息庫，為家畜建立一套完整的檢疫信息檔案。如匹配射頻識別技術，每頭動物的檔案還需制作電子耳標。

圖2 畜產(chǎn)品安全溯源電子信息編碼模式Fig.2 Animal product traceability of electronic information security coding mode

對于數(shù)據(jù)庫的管理，利用射頻識別技術(RFID)讀寫器，將對在較遠距離的有源RFID進行數(shù)據(jù)的讀寫，然后將數(shù)據(jù)提交數(shù)據(jù)管理信息系統(tǒng)，有源RFID電子標簽可以使數(shù)據(jù)準確、完整地進行傳遞，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)可以連續(xù)記錄，從而提高數(shù)據(jù)錄入的效率，使畜產(chǎn)品的防疫檢疫更加方便。這樣的信息標簽還可以不斷重復使用，降低畜只溯源成本。

2)屠宰加工管理系統(tǒng):待宰的牛應進行驗收檢查和待宰檢查，然后按照受檢結(jié)果分圈管理，每頭牛的受檢信息將與之前的耳標信息一同轉(zhuǎn)錄到新的加工廠數(shù)據(jù)庫。加工廠的數(shù)據(jù)應包括屠宰場地、屠宰場衛(wèi)生狀況及設備條件的信息記錄。經(jīng)檢驗合格的牛即可送宰。宰后符合的牛肉分割檢測后進入貯藏加工環(huán)節(jié)。此時，應嚴格控制牛肉的貯藏溫度及衛(wèi)生條件，并進行標準規(guī)范的記錄。加工廠應對牛肉產(chǎn)品加工期間所涉及的信息，如加工廠名稱、加工日期、加工批號、保質(zhì)期、牛耳標號、牛部位名稱、加工配料、防腐劑使用情況、包裝材料及透氣性程度、加工人員等進行詳細記錄并建立資料數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

3)銷售管理系統(tǒng):加工后的肉制成品獲得市場準入資格后便可進行銷售。銷售商需要對所接到的待售產(chǎn)品建立從運輸?shù)戒N售包括運輸企業(yè)、運輸工具、產(chǎn)品名稱及數(shù)量、銷售單位等的信息數(shù)據(jù)庫并錄入溯源系統(tǒng)，從而完善每一個環(huán)節(jié)，最終達到可追溯的目的。建立銷售終端的畜產(chǎn)品安全溯源管理數(shù)據(jù)庫。

3 基于穩(wěn)定同位素溯源技術的草畜產(chǎn)品溯源技術

穩(wěn)定同位素技術的主要流程包括數(shù)據(jù)信息收集整理、終端查詢(圖3)。

3.1數(shù)據(jù)信息收集整理

采集來自不同產(chǎn)地家畜的組織樣品保存，采集當?shù)丶倚蟛墒车闹饕敛菁帮嬎?，制作樣品原產(chǎn)地信息記錄表(表1)。

采用高溫裂解－同位素比率質(zhì)譜法［30］分別測定飲水、牧草、脫脂組織中，δ2H、δ13C、δ15N、δ16O、δ32S、δ86Sr等同位素的值并進行記錄。利用所測值對不同地區(qū)樣品的各個同位素值進行多重比較分析，得到不同地區(qū)產(chǎn)品同位素之間的差異;組織同位素組成受地域環(huán)境的影響，與當?shù)仫嬘盟澳敛菝芮邢嚓P，故將飲水、牧草中某一同位素的含量與組織中的相同同位素的含量進行相關性分析，檢驗彼此之間的相關性，可以作為地域信息的載體，用于區(qū)分產(chǎn)品的產(chǎn)地來源，并將所得的分析結(jié)果進行記錄;將不同產(chǎn)地同位素指標進行聚類分析(圖4)，并將分析數(shù)據(jù)記錄入庫，建立同位素追蹤信息庫。

圖3 同位素溯源技術流程Fig.3 The processes of isotope tracing technology

表1 樣品來源地信息Table 1 Sample information source

圖4 聚類分析樹Fig.4 Cluster analysis tree

3.2終端查詢

通過相關性分析數(shù)據(jù)庫可以查詢原產(chǎn)地牧草或飲水與動物產(chǎn)品同位素之間的聯(lián)系，從而追溯動物產(chǎn)品的原產(chǎn)地;通過聚類分析數(shù)據(jù)庫可以直接追溯產(chǎn)品的原產(chǎn)地，同時可檢驗產(chǎn)品是否為混合產(chǎn)品，形成一套安全溯源管理模式。

4 小結(jié)

電子信息編碼技術主要以產(chǎn)地地理編碼為主線，連接了生產(chǎn)、加工、銷售的3個環(huán)節(jié)，結(jié)合相關技術，形成一套完整的草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式，可以有效提高產(chǎn)品質(zhì)量，保障食品安全。穩(wěn)定同位素技術主要以其不具有放射性的特性，通過檢測同位素的含量來追溯產(chǎn)品的源頭，以保證草畜產(chǎn)品的安全。但是由于受到季節(jié)變化、動物代謝、氣候環(huán)境等的影響，穩(wěn)定同位素技術目前還不成熟，尚未建立一套完整的理論體系和模型用于實際之中，應加大這方面的研究力度，以實現(xiàn)我國草畜產(chǎn)品安全追溯制度體系的建立與完善。

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(責任編輯 王芳)

A preliminary study on the safety traceability management system of grasses and animal products

Shi Fu-yu，Wang Hu-cheng
(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China)

It has been reported that people was worried about the worse problems on food safety during the past several years.In developed country，tracing technology has been used in food and livestock product industry，especially the electronic information coding and stable isotope techniques.However，it has not been paid attention in the Chinese grassland farming systems.Based on above mentioned，on one hand，authors designed an electronic information coding technology that included the geo-coding，producing code，proceeding code and sale code of feed and animal product，and also the rules for managing those codes.On the other hand，a stable isotope technique was established，which needed to determine the tagged isotope element (δ2H，δ13C，δ15N，δ16O，δ32S，δ86Sr) from the forage，drinking water to organization，and then form isotope database according to those data，and the correlation between the isotopes of grasses and animal products was also analyzed by the technique of molecular biology and mathematical statistics technology to distinguish the influence factors of grasses and animal products safety.Above two tracking system based on principle of food traceability management covered the whole process of the entire production and supply of grass and animal product，which will provide a reference model for grasses and animal products safety management.

book=165,ebook=169

tracing technology; grasses and animal products safety; electronic information technology; isotope technology

Wang Hu-cheng E-mail: wanghuch@ lzu.edu.cn

S8-05

A

1001-0629(2016) 1-0164-07*

10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0174

石福于，王虎成.草畜產(chǎn)品安全溯源管理模式初探.草業(yè)科學，2016，33(1) : 164-170.

Shi F Y，Wang H C.A preliminary study on the safety traceability management system of grasses and animal products.Pratacultural Science，2016，33(1) :164-170.

2015-03-31 接受日期: 2015-07-02

農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)專項(201203041) ;國家自然基金(31302001)

石福于(1990-)，男，甘肅靖遠人，在讀碩士生，主要從事動物營養(yǎng)與飼料科學方面的研究。E-mail: shify14@ lzu.edu.cn

王虎成(1978-)，男，甘肅隴西人，副教授，博士，主要從事動物營養(yǎng)方面的研究。E-mail: wanghuch@ lzu.edu.cn